[发明专利]一种核燃料后处理厂钚产品转运装置

说明书

本发明属于核燃料后处理厂放射性物料辐射屏蔽设计技术领域，具体涉及一种核燃料后处理厂钚产品转运装置，用于密闭盛放装有钚产品的钚产品杯，屏蔽层包括由里至外依次设置的第一不锈钢屏蔽层、中子屏蔽层、第二不锈钢屏蔽层组成；第一不锈钢屏蔽层用于屏蔽钚产品杯所发射的α粒子以及部分β射线、γ射线；中子屏蔽层用于屏蔽钚产品杯所发射的中子；第二不锈钢屏蔽层用于屏蔽γ射线，以及轫致辐射光子和经过中子屏蔽层后产生的次级光子。该装置可以大幅度降低中子射线以及γ射线，极大程度降低了钚产品杯转运时的中子及光子辐照风险，同时可以完全屏蔽掉α粒子与β射线并兼顾了装置的稳定性。

技术领域

本发明属于核燃料后处理厂放射性物料辐射屏蔽设计技术领域，具体涉及一种核燃料后处理厂钚产品转运装置。

背景技术

核电厂使用后卸载的乏燃料经过一段时间的贮存会运输到核燃料后处理厂进行处理，提取出可再用于生产的燃料。乏燃料后处理一般要经化过剪切、溶解、净化、提纯和收集等工序，最后提取和生产出来的钚产品会盛放在产品杯内，放到产品库贮存。由于钚产品具有一定的放射性，需要在入库及出库的过程中，使用具有屏蔽性能的转运装置，对其进行运输。当转运装置在转运过程中，出现事故情况，还需要工作人员接近操作。故转运装置的屏蔽设计应给予充分的重视，以保护职业人员的辐射安全。

钚产品的放射性源项组成包含有Pu的同位素，以及其他裂变核素如⁹⁰Sr、⁹⁰Y、¹⁰⁶Ru、¹⁰⁶Rh、¹³⁷Cs、¹³⁷Ba^m、⁵⁸Co、⁶⁰Co、⁵⁴Mn和⁵⁹Fe等。这些放射性核素辐射出的射线有α粒子、β射线、γ射线和中子，以及这些粒子与屏蔽体作用产生的次级粒子，次级粒子主要是轫致辐射光子(X射线)和(n，γ)反应的次级光子等。

图1展示了钚产品转运装置设计中应该考虑的粒子类型。

由于各种射线与物质相互作用的差别，应谨慎选取屏蔽材料，避免经济上的浪费及屏蔽效果上的适得其反。材料对于不同类型的射线，屏蔽能力主要和该材料所含元素的原子序数Z有关，具体的材料选择原则如下表所示：

表1屏蔽材料选择的一般原则

除了材料的选择，置放顺序也应进行充分考虑。如考虑对β射线的屏蔽时，应先采用低Z材料屏蔽，依情况适度增加高Z材料屏蔽韧致辐射。若顺序相反，则有可能引起较强的韧致辐射，即一个新的X射线辐射源，增加不必要的屏蔽厚度，影响屏蔽体的经济性。

目前核燃料后处理厂中的钚产品转运装置采用不锈钢的设计，对于α粒子、β射线、γ射线均有较好的屏蔽效果，但由于不锈钢内缺乏含氢的低Z材料，无法有效地屏蔽中子，故存在一定的辐射安全风险。

因此，有必要对钚产品转运装置重新进行辐射屏蔽设计，通过材料的选取与对应厚度计算，完善钚产品转运装置的辐射屏蔽设计。

发明内容

本发明的目的在于核燃料后处理厂钚产品转运装置的屏蔽优化设计，提出一种能够有效降低工作人员照射剂量的屏蔽设计方案，解决目前设计中存在的在钚产品杯操作及运输时屏蔽效果不足而导致人员受照剂量过多的问题，保证工作人员在周围区域工作时受照剂量合理可行尽量低，并应用于核燃料后处理厂钚产品转运装置中。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种核燃料后处理厂钚产品转运装置，用于密闭盛放装有钚产品的钚产品杯，其中，屏蔽层包括由里至外依次设置的第一不锈钢屏蔽层、中子屏蔽层、第二不锈钢屏蔽层组成；所述第一不锈钢屏蔽层用于屏蔽所述钚产品杯所发射的α粒子以及部分β射线、γ射线；所述中子屏蔽层用于屏蔽所述钚产品杯所发射的中子；第二不锈钢屏蔽层用于屏蔽γ射线，以及轫致辐射光子和经过所述中子屏蔽层后产生的次级光子。